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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Beleuchtungsmittel, das mit einem Nachtsichtsystem mit Lichtverstärkung kompatibel
ist.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
insbesondere, jedoch nicht ausschließlich die Beleuchtungssysteme,
die Beleuchtungsmittel und die beleuchtenden oder beleuchteten Gegenstände, die
in und an Luftfahrzeugen vorhanden sind, z. B. die Beleuchtungen
der Instrumententafeln, die Leuchtenschalen für die Raumbeleuchtung der Cockpits,
die Kontrolllampen, die Anzeigesysteme mit Leuchtbuchstaben, die Stellungslichter,
die Landelichter, die Flugformationslichter, die Antikollisionslichter,...
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Die Druckschrift US-A-4 580 196 offenbart ein
Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 16 und Anspruch 31,
das grüne
LED-Dioden verwendet.
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Die Druckschrift EP-A-0 540 140 beschreibt ein
System zur Beleuchtung einer elektrooptischen Anzeige mit LED-Dioden,
die energiearmes weißes Licht
in dem Wellenlängenband
von Rot ausstrahlen.
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Die Druckschrift EP-A-0 808 082 offenbart ein
Beleuchtungssystem nach dem Oberbegriff von Anspruch 44 (Infrarotbeleuchtungsmittel 32,
sichtbare (grüne)
Beleuchtungsmittel 31, Schaltermittel 35).
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Die Druckschrift WO 97/50132 beschreibt eine
LED-Diode als solche.
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Die Druckschrift US-A-5 083 246 beschreibt ein
Beleuchtungssystem, das grüne
LED-Dioden für die
Beleuchtung im sichtbaren Bereich umfasst.
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In den letzten Jahren konnte man
auf dem Markt der Flugzeugausrüstung
das Auftreten von Nachtsichtsystemen beobachten, die den Nachiflug erleichtern,
indem sie der mangelnden Empfindlichkeit des menschlichen Auges
für den
Infrarotbereich, d. h. für
die Wellenlängen über ungefähr 770 nm,
Abhilfe schaffen. Diese Systeme, die im Allgemeinen als Abkürzung für die englische
Bezeichnung "Night
Vision Imaging System" "NVIS" genannt werden,
sind sehr empfindlich für
Infrarotstrahlungen bis zu Wellenlängen von ungefähr 900 nm.
Sie treten normalerweise in Form einer Brille auf, die zwei Lichtverstärker umfasst,
wobei jeder Verstärker
mit einer Miniatur-Videokamera vergleichbar ist, die ein elektronisches
Bild der Außenumgebung
abgibt. Selbst im tiefsten Dunkel gibt ein Nachtsichtsystem ein
deutliches und scharfes einfarbiges Bild der Außenumgebung ab.
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Sehr schematisch sei mit Bezug auf 1 daran erinnert, dass ein
Lichtverstärker
eine Vakuumröhre 2 umfasst,
die an ihrem ersten Ende eine Photokathode 3 umfasst, welche
die Photonen des erhaltenen Bilds auf ihrer Außenseite in ein Elektronenbündel umsetzt,
dessen Dichte und Verteilung von dem Bild abhängig sind. Das Elektronenbündel wird über eine
Verstärkerplatte 5 an
einen Phosphorbildschirm 4 gesendet, der an dem anderen
Ende der Röhre 2 angeordnet
ist. Die Verstärkerplatte 5 umfasst
eine Vielzahl an Mikrokanälen 6,
die mit einer Beschichtung mit starker Sekundäremission überzogen sind, deren Aufgabe
es ist, die von der Photokathode 3 ausgestrahlten Elektronen
zu vervielfältigen. Die
Verstärkerplatte
wird von einer Schaltung 7 zur so genannten "automatischen Verstärkungsregelung" gesteuert. Diese
Schaltung 7 ist eine Rückkopplungsschaltung,
welche die Verstärkung,
d. h. das Verstärkungsniveau,
in Abhängigkeit
von der Umgebungshelligkeit optimiert und ein Ergebnis bietet, das
mit dem Schließen
oder Öffnen
einer Blende vergleichbar ist. Ohne diese Schutzschaltung würde eine
Steigerung der Umgebungslichtmenge in dem Ansprechband der Photokathode
eine sofortige Steigerung des Elektronenflusses verursachen und
Empfindlichkeit und Auflösung
beeinträchtigen.
Die Schaltung 7 verursacht die vollständige Erlöschung der Verstärkerröhre, wenn
eine plötzliche
Schwankung der Strahlungsenergie auftritt.
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Da die Lichtverstärker seit ihrem Auftreten diverse
Weiterentwicklungen erfahren haben, findet man derzeit auf dem Markt
zwei Verstärkerarten
konkurrierender Technologien, die "GEN2" (der "zweiten Generation") und "GEN3" (der "dritten Generation") genannt werden.
Die GEN3-Röhren
umfassen eine Galliumarsenid-Photokathode und zeichnen sich durch
eine sehr große
Empfindlichkeit für
Strahlungsenergie, je nach Modell in der Größenordnung von 1200 bis 1800 μA/Im, und
eine recht selektive Bandbreite von 600 nm (Grenze zwischen Gelb
und Rot) bis 900 nm aus. Die GEN2-Röhren umfassen eine trialkaline
Photokathode, die eine geringere Empfindlichkeit, in der Größenordnung
von 500 bis 800 μA/Im,
und eine erweiterte und das sichtbare Spektrum abdeckende Bandbreite
von 400 bis 900 nm bietet. Um dies klarzustellen, stellen die Kurven 10 und 11 von 2 jeweils die Verstärkung G
der Röhren GEN2
und GEN3 in Abhängigkeit
von der Wellenlänge λ dar Trotz
ihrer geringeren Empfindlichkeit bieten die trialkalinen Photokathoden
ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis
als die Galliumarsenid-Photokathoden, so dass man Nachtsichtsysteme
von der Art GEN2 findet, die Nachtsichtsysteme von der Art GEN3
hinsichtlich Auflösung
und Bildqualität
gleichwertig sind.
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In der Praxis besteht ein wesentliches,
zu erreichendes Ziel darin, dass die Flugzeugpiloten Nachtsichtbrillen
verwenden können
und dabei die Möglichkeit
behalten, die Bordinstrumente zu sehen. Dieses im Wesentlichen ergonomische
Ziel bedeutet, dass zwei Voraussetzungen zu erfüllen sind:
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- – einerseits,
dass die Verstärkerröhren das
Blickfeld des Piloten nicht ganz verdecken,
- – andererseits,
dass die Beleuchtung des Luftfahrzeugs nicht die Verstärkerröhren stört, indem
sie zu störenden
Lichthöfen
und Störbildern
führt,
die auf die Spiegelung der beleuchteten Gegenstände an den Glasscheiben des
Cockpits zurückzuführen sind.
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Was die erste Voraussetzung anbelangt,
so haben die verschiedenen ergonomischen Untersuchungen, die in
den letzten Jahren vorgenommen wurden, zwei Nachtsichtbrillenarten
hervorgebracht, die von der Norm MIL-L-85762A, auf die hier der
Einfachheit halber Bezug genommen wird, als Typ I und Typ II eingestuft
werden, wobei die oben genannte Klassifizierung häufig vom
Fachmann verwendet wird. Die Brille der Art I, die zum Fliegen von
Hubschraubern gedacht ist, wird an den Steuerhelmen befestigt, so
dass sich zwei Phosphorbildschirme vor den Augen des Piloten in
einem Mindestabstand befinden, der es ihm ermöglicht, die Bordinstrumente
zu sehen, wenn er den Blick senkt. Die Brille der Art II, die für Starrflügler gedacht
ist, funktioniert wie eine Überkopfanzeige,
wobei das von den Phosphorbildschirmen abgegebene Bild vor die Augen
des Piloten von durchsichtigen Linsen projiziert wird, die es ermöglichen,
die Bordinstrumente gleichzeitig in Gegenüberstellung zu sehen.
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Ansonsten wird die Beseitigung von
Störrisiken
zwischen den Lichtquellen der Luftfahrzeuge und der Nachtsichtbrille
dadurch erreicht, dass man eine Nachrüstung ("retrofit") des Beleuchtungssystems der Luftfahrzeuge
vornimmt, die im Wesentlichen darin besteht, alle Lichtquellen auf
eine monochromatische Farbe einzustellen, die so weit wie möglich von dem
Wellenlängenband
von Rot entfernt ist. Wie es in 2 zu
sehen ist, hat die Nachtsichtbrille der Art GEN2 oder GENS nämlich keine
auf den Infrarotbereich beschränkte
Bandbreite und weist in einem Band, das im Wesentlichen 600 bis
770 nm abdeckt (der Einfachheit halber wird davon ausgegangen, dass
das Band von Rot auch die Wellenlängen von Orange und Gelb umfasst,
da es in der Praxis kein völlig
monochromatisches Licht gibt, wobei jede orangefarbene oder gelbe
Lichtquelle zwangsläufig eine
rote Komponente umfasst) eine hohe Empfindlichkeit für Wellenlängen des
Rotbereichs auf. Nach dem Stand der Technik wird das Band von Rot
somit als kritisches Band angesehen, in dem jede Lichtemission die
Nachtsichtbrille sehr stören
kann, indem sie die Auslösung
der Schaltung zur automatischen Verstärkungsregelung hervorruft (Schließen der "elektronischen Blende"). Insbesondere sind
weiße Glühlampen
verboten, weil sie einen hohen Anteil an Rot und Infrarot enthalten.
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Somit besteht in der Praxis die Nachrüstung eines
Beleuchtungssystems eines Luftfahrzeugs darin, die weißen Glühlampen
mittels Tiefpass-Dämpfungsfiltern
einzukapseln und andere weiße
Glühlampen durch
LED-Dioden oder Elektrolumineszenzplatten zu ersetzen, die ein engbandiges
Grünlicht, "Luftfahrtgrün" genannt und um 555
nm zentriert, ausstrahlen. Im Allgemeinen sind die einzukapselnden
weißen
Glühlampen
die Lampen der gelben, orangefarbenen bzw. roten Warnund Alarmkontrolllampen.
Die weißen
Glühlampen,
die durch grüne LED-Dioden
zu ersetzen sind, sind z. B. die Lampen der grünen Kontrolllampen, die Lampen,
die zur Beleuchtung der Instrumententafel dienen sowie die Hintergrundbeleuchtungslampen,
die es ermöglichen,
durch einen Transparenzeffekt Leuchtbuchstaben auf einem Armaturenbrett
erscheinen zu lassen. Schließlich
werden die Lampen, die zur Raumbeleuchtung dienen, im Allgemeinen
durch grüne
Elektrolumineszenzplatten ersetzt, mit denen man eine mechanische
Leuchtenschale mit schwenkbaren Klappen verbindet.
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Eine derartige Nachrüstung der
Beleuchtungsmittel eines Luftfahrzeugs weist verschiedene Nachteile
auf. Einerseits erhält
man eine grünliche Raumbeleuchtung,
die ganz beträchtlich
die Lesbarkeit der Bordinstrumente schwächt und die Farben ausbleicht.
Somit erscheint z. B. der weiße
oder gelbe, orangefarbene und rote Anstrich der Gehäuse der
Instrumententafel (der z. B. dazu dient, die Betriebsbedingungen
eines Motors abzugrenzen) jeweils grün, hellbraun und dunkelbraun.
Die grüne
Beleuchtung macht auch das Lesen der Navigationskarten schwierig
und ermüdend.
Außerdem
haben die roten Alarmkontrolllampen und diejenigen, die eine rote
Komponente umfassen, wie die gelben und orangefarbenen Kontrolllampen,
eine schwache Helligkeit und eine unzureichende Färbung wegen
der starken Absorption der Dämpfungsfilter.
Schließlich stellen
die hohen Kosten der Dämpfungsfilter
noch einen weiteren Nachteil einer derartigen Nachrüstung dar.
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Nach dem Stand der Technik wird davon ausgegangen,
dass diese Nachteile untrennbar damit verbunden sind, die Infrarotsicht
der Außenumgebung
und die normale Sicht der Instrumententafel miteinander vereinbaren
zu wollen. Außerdem
geht man davon aus, dass das "Luftfahrtgrün" bei 555 nm die ideale
Farbe ist, um die unterschiedlichen Anforderungen in Einklang zu
bringen. Einerseits ist dieses Grün weit genug von Rot entfernt,
um die Nachtsichtsysteme nicht zu stören. Andererseits sind die
grünen
LED-Dioden (sowie die grünen
Elektrolu mineszenzplatten) "sauber" und strahlen praktisch
keine Energie in dem Band von Rot, d. h. über 600 nm, aus. Schließlich ist
Grün die
Farbe, bei der die Empfindlichkeit des menschlichen Auges am größten ist,
so dass man es Blau vorzieht. Genauer gesagt hat das menschliche
Auge außer
der geringen Empfindlichkeit für
Blau eine starke Remanenz in Blau, was man als mit der Nachtsicht
als unvereinbar ansieht.
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Trotz dieser diversen Überlegungen,
die den Fachmann zu den technologischen Entscheidungen geführt haben,
die soeben beschrieben wurden, basiert die vorliegende Erfindung
auf einer erstaunlichen Feststellung, deren Reichweite den geltenden Vorurteilen
und Normen widerspricht. Dieser Feststellung gemäß stört ein von einer mit Elektrolumineszenz
funktionierenden Lichtquelle ausgestrahltes weißes Licht keineswegs die derzeit
bekannten Nachtsichtsysteme, ganz gleich, ob es sich um die Art
GEN2 oder die Art GEN3 handelt. Ganz besonders emittieren die weißen LED-Dioden
sowie die weißen
Elektrolumineszenzplatten, die auf dem Markt der Leuchtkomponenten
erhältlich
sind und normalerweise für
allgemeine Anwendungen gedacht sind, eine Strahlung, welche die
Schaltung zur automatischen Verstärkungsregelung eines Nachtsichtsystems
nicht auslöst
und noch nicht einmal in dem kritischen Band von Rot gefiltert werden
muss, um diese Vorteile zu bieten. Eine derartige nicht störende Strahlung
umfasst zwar eine rote Komponente, die jedoch energiearm ist. Nachstehend
soll ersichtlich werden, welche Erklärungen man für diese sehr
vorteilhafte Kompatibilität
der Weißlicht-Elektrolumineszenzquellen
mit den Lichtverstärkungssystemen
zu geben versuchen kann. Auf jeden Fall hat die von der Anmelderin
gemachte Entdeckung eine erhebliche praktische Auswirkung für den Luftfahrtbereich,
nämlich
den Flugzeugpiloten einen visuellen Komfort zu bieten, der mit dem
von Tageslicht vergleichbar ist, und dabei die Infrarotanzeige der
Außenumgebung
mittels eines Lichtverstärkungssystems zu
ermöglichen,
ohne eine unzeitgemäße Auslösung der
Schaltung zur automatischen Verstärkungsregelung zu riskieren.
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Somit schlägt die vorliegende Erfindung
eine Verwendung nach Anspruch 1, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 16,
31 und 34, ein Beleuchtungsmittel nach einem der Ansprüche 37 und
41 und ein Beleuchtungssystem nach Anspruch 44 vor.
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Diese Ziele, Merkmale und Vorteile
der vorliegenden Erfindung sollen in der nachstehenden Beschreibung
der Erfindung und Anwendungsbeispiele, die in Zusammenhang mit den
beigefügten
Zeichnungen nicht einschränkend
gegeben wird, näher dargelegt
werden. Es zeigen:
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die zuvor beschriebene 1 schematisch eine Lichtverstärkerröhre,
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die zuvor beschriebene 2 die Verstärkungskurven
von zwei Verstärkerröhren mit
herkömmlichem
Licht,
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3 die
Kurven der relativen Verstärkung in
Abhängigkeit
von der Wellenlänge
des von einer grünen
LED-Diode und einer weißen
LED-Diode ausgestrahlten Lichts,
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4 eine
erfindungsgemäße Anwendung einer
weißen
LED-Diode,
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5A und 5B jeweils in Draufsicht und in Schnittansicht
eine andere erfindungsgemäße Anwendung
einer weißen
LED-Diode,
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6 eine
Mikrofonleuchte und noch eine andere erfindungsgemäße Anwendung
einer weißen LED-Diode,
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7 ein
Element der Leuchte aus 6,
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8 ein
Chrominanzschema des menschlichen Auges, in dem die Spektraldominanten
einer erfindungsgemäß eingesetzten
Weißlicht-Elektrolumineszenzquelle
schematisch dargestellt sind, und
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9 die
Kurven der absoluten Stärke
in Abhängigkeit
von der Wellenlänge
des von einer grünen LED-Diode
und einer weißen
LED-Diode mit vergleichbaren
Leuchtkräften
ausgestrahlten Lichts.
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Die vorliegende Erfindung basiert
auf der Feststellung, dass das von den handelsüblichen, so genannten "Weißlicht"-Elektrolumineszenzquellen ausgestrahlte
Licht die derzeit bekannten Nachtsichtsysteme keineswegs stört, ganz
gleich, ob es sich um die Art GEN2 oder die Art GEN3 handelt.
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Mit Weißlicht-Elektrolumineszenzquellen werden
die weißen
LED-Dioden sowie die weißen Elektrolumineszenzplatten
bezeichnet, die auf dem Markt der Leuchtkomponenten erhältlich sind.
Diese Komponenten sind normalerweise für allgemeine Anwendungen gedacht,
z. B. für
die Markierung von Notausgängen,
die Herstellung von Leuchtreklametafeln,... Sie werden wegen ihres
geringen Stromverbrauchs und ihrer langen Lebensdauer verwendet.
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3 stellt
die Kurve 15 der relativen Stärke in
Abhängigkeit
von der Wellenlänge
des Lichts dar, das von einer weißen LED-Diode mit der Produktbezeichnung
T1 WHITE LED L3-W31N, die von der Schweizer Firma SLOAN vermarktet
wird, ausgestrahlt wird. Diese Niederspannungsdiode, die bei weniger
als 3,6 V/20 mA funktioniert, bietet den Vorteil einer hohen Leistung
von 5 Im/W, wodurch sie mit der Beleuchtung der Instrumententafeln
kompatibel ist. Neben der Kurve 15 ist auch die Kurve 16 der
relativen Stärke
einer grünen
LED-Diode dargestellt, die herkömmlicherweise
in der Luftfahrt verwendet wird. Die weiße Diode wurde von der Anmelderin
mit einem Verstärkersystem
der Art GEN3, das unter der Produktbezeichnung OB56 von der französischen Firma
SFIM vermarktet wird, sowie mit einem Verstärkersystem GEN2, das unter
der Produktbezeichnung SUPERGEN von der Firma PHILIPS vermarktet
wird, getestet. Erstaunlicherweise haben die Versuche bei indirekter
Beleuchtung (Raumbeleuchtung) gezeigt, dass die weiße LED-Diode
eine Strahlung emittiert, die keinen Lichthof bzw. kein Störbild in dem
Nachtsichtsystem bildet und die Schaltung zur automatischen Verstärkungsregelung
nicht auslöst. Diese
sehr vorteilhaften Ergebnisse wurden erzielt, ohne das Weißlicht oder
die Nachtsichtsysteme zu filtern. Noch erstaunlicherweise haben
Versuche bei direkter Beleuchtung (direkt auf die Lichtquelle gerichtete
Nachtsichtbrille) gezeigt, dass das System zur automatischen Verstärkungsregelung
eines Nachtsichtsystems für
die nach dem Stand der Technik verwendeten grünen LED-Dioden (Kurve 16) empfindlicher
ist als für
die von der Anmelderin entdeckte weiße LED-Diode (Kurve 15).
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Dieses Ergebnis ist in verschiedener
Hinsicht erstaunlich. Wie es in 3 ersichtlich
ist, erstreckt sich einerseits das Wellenlängenspektrum der weißen LED-Diode
bis zum Band von Rot. Bei gleicher Lichtstärke (von einer Raumwinkeleinheit
abgegebene Leistung) stellt die weiße Diode außerdem eine Beleuchtung (von
einer Flächeneinheit
empfangene Leistung) bereit, die wesentlich größer als die der herkömmlichen
grünen
Diode ist (mindestens zwei- bis dreimal größer), so dass man auf eine
noch deutlichere Inkompatibilität
der Weißlicht-Diode
mit den Lichtverstärkungssystemen
gefasst sein konnte.
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Ohne jede Gewähr ist es eine von der Anmelderin
vorgetragene Erklärung,
dass die von der weißen
LED-Diode in dem kritischen Band von Rot ausgestrahlte Energie sehr
gering ist und nur 5 bis 7% der Gesamtlichtmenge darstellt (Flächeninhalt der
Kurve 15), welche die stark um das Band von Violett/Blau
und das Band von Grün
zentriert ist, wo man zwei Stärkepeaks 15–1, 15–2 vorfindet.
Außerdem
scheint es, dass diese globale Verteilung der Energie auf das Band
von Violett/Blau und das Band von Grün zu dem erhaltenen Ergebnis
beiträgt,
wobei die durchschnittliche Energie schließlich weiter von Rot entfernt
ist als diejenige, die von einer grünen LED-Diode ausgestrahlt
wird.
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Außerdem hat die Anmelderin Wert
darauf gelegt, die Stabilität
(oder "Wiederholbarkeit") des erhaltenen
Ergebnisses sicherzustellen, und hat andere Weißlicht-Elektrolumineszenzquellen
getestet, die von anderen Herstellern ausgeführt wurden und ebenfalls ausgezeichnete
Ergebnisse hervorgebracht haben. Insbesondere hat die Anmelderin
weiße
LED-Dioden getestet, die unter der Produktbezeichnung LED WHITE
PLANE von der Firma MICHIA vermarktet werden, sowie weiße Elektrolumineszenzplatten
für das
breite Publikum, die unter der Produktbezeichnung COLOR WHITE von
der englischen Firma DANIEL-SON
vermarktet werden, die übrigens
in ihrem Katalog unter der Produktbezeichnung AVIATION GREEN grüne LED-Platten
für die Luftfahrt
anbietet.
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Es steht jedoch dem Fachmann zu,
durch einfache praktische Versuche zu überprüfen, ob die eine oder andere
handelsübliche
weiße
LED-Diode die Ergebnisse der Erfindung anbietet. Prinzipiell geht
die Anmelderin davon aus, dass dieses Ergebnis erreicht werden müsste, solange
die Strahlungsenergie, die in dem kritischen Wellenlängenband
von Rot ausgestrahlt wird, gering ist. Der Einfluss der Energieverteilung
auf die Bänder
von Violett/Blau und Grün/Gelb
ist der Gegenstand der nachstehenden, unverbindlichen physikalischen
Erklärungen.
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In 2 lassen
die Kurven 10 und 11 bestimmte Merkmale der Empfangserscheinungen
in den Nachtsichtsystemen mit Lichtverstärkung, jeweils der Art GEN2
und GENS, erkennen.
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Die Kurve 10 zeigt, dass
ein Nachtsichtsystem der Art GEN2 eine Höchstempfindlichkeit in dem Band
von Rot aufweist.
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Bei einer Wellenlänge von weniger als 900 nm
nimmt die Empfindlichkeit im Infrarotbereich plötzlich, jedoch im sichtbaren
Bereich bis zum Band von Violett langsam ab.
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Solche unsymmetrischen Kurven mit
einem plötzlichen
Schwellenwert bei einer langen Wellenlänge und einer langen Schleppe
bis zu den kurzen Wellenlängen
sind für
die Empfangserscheinungen bei Photokathoden typisch. Der Schwellenwert
der Wellenlänge
entspricht der notwendigen Energie eines Photons, um ein Elektron
des empfindlichen Elements der Photokathode freizusetzen. Das langsame Abnehmen
der Empfindlichkeit bei kurzen Wellenlängen entspricht der langsamen
Verringerung der Wahrscheinlichkeit, ein Elektron freizusetzen,
wenn das Photon im Verhältnis
zu dieser notwendigen Energie eine größere Energie aufweist.
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Die Empfindlichkeitskurve der Galliumarsenid-Photokathoden
der Nachtsichtsysteme von der Art GENS weist den gleichen unsymmetrischen
Verlauf auf, und zwar mit einer Höchstempfindlichkeit im Infrarotbereich
bei einer Wellenlänge
von ungefähr 900
nm und einem höheren
durchschnittlichen Empfindlichkeitspegel.
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Es ist jedoch zu beachten, dass auf
der Kurve 11 aus 2 das
langsame Abnehmen der Empfindlichkeit, das in Richtung auf die kurzen
Wellenlängen
des sichtbaren Bereichs auftreten müsste, wegen des Filterns der
sichtbaren Wellenlängen,
das üblicherweise
mit den Nachtsichtsystemen von der Art GEN3 verbunden ist, aufgehoben
wird.
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Das Filtern der Nachtsichtsysteme
von der Art GENS schneidet nämlich
die Übertragung
der Wellenlängen über 600
nm ab, die von Gelb bis Ultraviolett gehen, um nicht von Raumbeleuchtung
gestört zu
werden, und bewahrt die Übertragung
der infraroten und roten Wellenlängen,
die für
die Nachtsicht notwendig sind.
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Im Gegensatz zu der Asymmetrie der
Empfangsspektren weisen die Halbleiter-Elektrolumineszenzquellen
bei der Sendung recht enge Spektrallinien mit einem plötzlichen
Schwellenwert in Richtung auf die kurzen Wellenlängen und einem allmählicheren
Abnehmen in Richtung auf die langen Wellenlängen auf.
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Somit ist in 3 zu sehen, dass das Spektrum 16 der
hinlänglich
bekannten "luftfahrtgrünen" Siliziumdioden ein
Emissivitätspeak
bei einer Wellenlänge
von 555 nm aufweist, das in Richtung auf die kurzen Wellenlängen von
Blau plötzlich
und in Richtung auf die langen Wellenlängen von Orange allmählicher
abnimmt.
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Erstaunlicherweise zeigt die Erfindung,
dass wenn die Wellenlängen
des Emissivitätsausläufers der
Beleuchtungsmittel mit den Wellenlängen der Empfänglichkeitsausläufers eines
Nachtsichtsystems übereinstimmen,
kein Blenden oder unzeitgemäßes Auslösen der
automatischen Verstärkungsregelung
des Nachtsichtsystems auftritt.
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In diesem gemeinsamen Wellenlängenband erreicht
nämlich
die geringe Reststärke
der Lichtquelle zusammen mit der geringen Restempfindlichkeit des
Nachtsichtsystems keinen ausreichenden Schwellenwert, um eine Sättigung
des Nachtsichtsystems hervorzurufen.
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Der Vorteil der erfindungsgemäß eingesetzten
Elektrolumineszenzquellen besteht darin, ein Weißlicht mit einer Emissivität bereitzu stellen,
das in Richtung auf die Wellenlängen
von Violett/Blau extent- Tisch ist, statt ein monochromatisches
Licht aufzuweisen, das um das Wellenlängenband von Grün/Gelb zentriert
ist, wie nach dem Stand der Technik.
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Noch erstaunlicherweise weist das
von der erfindungsgemäß eingesetzten
Elektrolumineszenzquelle erzeugte Weißlicht ein Spektrum mit bichromatischer
Dominante mit nur einem violetten/blauen Chrominanzpeak und einem
breiten, von Grün
bis Orange reichenden Chrominanzbereich aber ohne Dominante in der
dritten Primärfarbe,
Rot, auf.
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Wie es das Chrominanzschema des menschlichen
Auges in 8 zeigt, reicht
es nämlich aus,
wenn eine Lichtquelle einen ausgeprägten Wellenlängen-Emissivitätspeak von
ungefähr
430 nm bis 490 nm und eine durchschnittliche Emissivität in einem
Wellenlängenband,
das sich von ungefähr
520 bis 600 nm erstreckt, aufweist, damit die Gewichtung des Lichtes
für das
menschliche Auge einem Weißlicht
entspricht.
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Es ist zu beachten, dass die oben
aufgeführte
Diode T1 WHITE LED und Platte LED WHITE PLANE kolorimetrische Parameter
aufweisen (jeweils x = 0,29 : y = 0,30 und x = 0,31 : y = 0,32),
die genau in den Bereich von Weiß fallen.
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Außerdem ist es bekannt, dass
das menschliche Auge eine sehr starke Empfindlichkeit im Rotbereich
und eine schwache Empfindlichkeit im Blaubereich aufweist, so dass
ein polychromatisches Licht als weiß erkannt wird, wenn es ungefähr 5% einer Rotkomponente,
20 einer Grünkomponente
und 75% einer Blaukomponente an Lichtstärkenanteil enthält. Die
spektrale Verteilung der Lichtstärke
der Elektrolumineszenzquelle, die in 3 abgebildet
ist, zeigt, dass das polychromatische Licht im Wesentlichen dieser
Definition der Weiße
entspricht.
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Im Gegensatz zu den Vorurteilen aus
dem Bereich der Nachtsicht, nach denen das blaue Licht zu vermeiden
ist, das die Stäbchen des
Auges unempfindlich machen soll, was die Nachtsicht einschränken würde, und
nach denen weiße
LED-Dioden zu vermeiden sind, die zu stark im Rot- und Infrarotbereich
emittieren, weist die erfindungsgemäß eingesetzte Elektrolumineszenzquelle
mit einem Spektrum, das nach Violett/Blau exzentrisch ist, eine
sehr gute Helligkeit für
das menschliche Auge auf und stört
die Nachtsichtsysteme nicht.
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9 zeigt
noch, dass bei gleicher Lichtleistung die Weißlicht-Elektrolumineszenzquelle mit starker
Strahlungsenergie im Violett/Blaubereich eine Restenergie im Rotbereich
aufweist, die mit derjenigen der "luftfahrtgrünen" LED-Dioden nach dem Stand der Technik
vergleichbar ist.
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Das Merkmal der Erfindung ist also,
dass sie eine Elektrolumineszenzquelle mit starker bis sehr starker
Strahlungsenergie in dem Wellenlängenbereich
von Violett/Blau und mit starker oder mittlerer Strahlungsenergie
in den Wellenlängenbereichen von
Grün/Gelb
und Orange mit einer geringen Restenergie in dem Wellenlängenbereich
von Rot einsetzt.
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Vorteilhafterweise stellt die erfindungsgemäß eingesetzte
Weißlichtquelle
eine sehr gute Helligkeit für
das menschliche Auge bereit.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung
ist es, eine Störung
des Nachtsichtsystems selbst bei direkter Beleuchtung zu vermeiden.
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Die Störungsfreiheit ermöglicht es
zudem, die Verwendung der Nachtsichtsysteme von der Art GENS mit
erfindungsgemäßen Weißlicht-Elektrolumineszenzquellen
ohne Filtern in Betracht zu ziehen.
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Die Anmelderin hat nämlich bemerkt,
dass nachdem die "Minus-Blue"-Filter, die üblicherweise jedes
Nachtsichtsystem mit Galliumarsenid-Photokathode ausrüsten, entfernt
wurden, diese Systeme mit der Beleuchtung der erfindungsgemäßen Weißlicht-Elektrolumineszenzquellen
kompatibel bleiben.
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In der Praxis hat die erfindungsgemäße Entdeckung
eine erhebliche Tragweite, nämlich
den Flugzeugpiloten einen visuellen Komfort bieten zu können, der
mit dem des Tageslichts vergleichbar ist, und dabei die Infrarotsicht
der Außenumgebung
zu ermöglichen.
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Wie in 4 abgebildet,
wird somit z. B. vorgeschlagen, jede Glühlampe 20 eines Luftfahrzeugs durch
eine oder mehrere weiße
LED-Dioden 21 zu ersetzen, die auf einem Schraub- oder
Bajonettsockel 22 angebracht sind, der mit der Fassung 23 der Glühlampe 20 kompatibel
ist. Dieser Wechsel der Lichtquelle erfordert eine Änderung
der Versorgungsspannung des Beleuchtungssystems, die auf 3,6 V/ 20
mA zu bringen ist.
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Im Allgemeinen kann eine weiße LED-Diode für die Raumbeleuchtung,
die Beleuchtung der Instrumententafeln, die Ausführung der Kontrollleuchten
und die Hintergrundbeleuchtung der Textanzeigeeinheiten verwendet
werden. Diese Anzeigeeinheiten, im Allgemeinen aus Plexiglas®,
sind schwarz angestrichen und umfassen durchsichtige Zonen ohne Farbe,
welche Buchstaben bilden. Die Weißlicht-Elektrolumineszenzquelle
kann auch eine Beleuchtung bereitstellen, die in eine durchscheinende Platte
der Instrumententafel geführt
wird. Es können auch
mehrere weiße
LED-Dioden aneinandergereiht für
die Beleuchtung einer Instrumententafel oder für die Raumbeleuchtung angeordnet
werden. Für
die Raumbeleuchtung wird jedoch eine weiße Elektrolumineszenzplatte
bevorzugt, die den Vorteil einer besseren Lichtverteilung bietet.
Schließlich
werden die farbigen Kontrolllampen bevorzugt ohne Hinzufügung von
Dämpfungsfiltern
ausgebildet, wobei die LED-Dioden einfach mit einer Kappe aus farbigem Kunststoff
bedeckt werden.
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Außerdem wird nach einem Aspekt
der Erfindung vorgeschlagen, mehrere weiße LED-Dioden zu kombinieren,
um die Stellungslichter eines Luftfahrzeugs oder Flugformationslichter,
Landelichter, usw. auszubilden. 5A und 5B stellen z. B. eine Draufsicht und eine
Schnittansicht eines Beleuchtungsmittels 30 dar, das eine
Schale 31 aus Verbundmaterial umfasst, die fest mit einem
Sockel 32 verbunden ist, in dem eine Vielzahl an LED-Dioden 33 angeordnet ist,
die auf einer gedruckten Schaltung 33 gelötet sind.
Die Dioden 33 sind oberflä chenmontierte Bauteile. Ihre
Anzahl wird derart gewählt,
dass das Beleuchtungsmittel 30 eine Lichtstärke abgibt,
die den geltenden Normen entspricht. Die Zusammenschaltung der Dioden 33 mittels
der gedruckten Schaltung 34 erfolgt seriell/parallel, so
dass Spannung und Verbrauch der Anordnung mit den geltenden Normen kompatibel
sind.
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Schließlich bildet
6 noch eine andere erfindungsgemäße Anwendung
einer weißen
LED-Diode ab und stellt eine Mikrofonleuchte
40 von der
Art da, die in dem europäischen
Patent
EP 808 082 im Namen
der Anmelderin beschrieben wird. Auf herkömmliche Art und Weise umfasst
die Mikrofonleuchte
40 ein Beleuchtungsgehäuse
41 im
sichtbaren und im Infrarotbereich, das an dem Ende eines biegsamen
Stabs
42 angebracht ist, dessen anderes Ende gleitend auf
dem entfernten Teil
43 eines Arms
44 des Mikrofons
45 befestigt
ist. In
7 im Profil
gesehen umfasst das Beleuchtungsgehäuse
41 ein Schalterelement
46 mit
geringer Betätigungskraft, das
zum Mund des Piloten hin schwenkbar ist. Die Mikrofonleuchte umfasst
ebenfalls einen Hauptschalter mit drei Stellungen
47, der
fest mit einem Steuergehäuse
48 verbunden
ist, das an dem nahen Teil
49 des Mikrofonarms befestigt
ist. Der Schalter
47 ermöglicht es, zwischen einer Beleuchtungsstellung
im sichtbaren Bereich, einer Beleuchtungsstellung im Infrarotbereich
und einer Stellung zum Ausschalten der Beleuchtung zu wählen.
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Erfindungsgemäß umfasst das Beleuchtungsgehäuse 41 eine
Infrarot-LED-Diode 50 für
die Nachtsichtbeleuchtung (z. B. die Befeuerung einer Landebahn)
und eine oder mehrere weiße
LED-Dioden, hier zwei Dioden 51, die es ermöglichen,
Kurskarten zu lesen oder das Cockpit zu beleuchten.
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Es wird für den Fachmann deutlich, dass
sich die vorliegende Erfindung für
verschiedene andere Alternativen und Anwendungen eignet. Im Allgemeinen
ermöglicht
es die vorliegende Erfindung, jede Art von Beleuchtung auszubilden,
die mit den Nachtsichtsystemen mit Lichtverstärkung kompatibel ist. Es ist
offensichtlich, dass der Bereich der Anwendungen der Erfindung sich
nicht auf Luftfahrzeuge beschränkt
und sich allgemein auf jede beliebige Land- oder Seeanwendung erstreckt,
insbesondere auf das Befeuern von Rollbahnen und wegen, die Beleuchtung
von Parkplätzen,
die Ausbildung von Lichtern zur Kennzeichnung von Bahnrändern und
-mittellinien, die Markierung von Hindernissen,...